Компьютерра PDA 16.01.2010-22.01.2010

Группа известных израильских криптографов (Orr Dunkelman, Nathan Keller, Adi Shamir) опубликовала в Сети препринт [iacr.org] исследовательской статьи, демонстрирующей, что ими взломан шифр KASUMI. Этот важный криптоалгоритм также известен под названием A5/3, поскольку является официальным стандартом шифрования для сетей мобильной связи третьего поколения.

Согласно давно заведенной традиции, все криптоалгоритмы для шифрования коммуникаций в сетях сотовой связи GSM принято объединять единым "семейным" названием A5. Первые представители этого семейства были разработаны в конце 1980-х годов в условиях строгой секретности: более сильный алгоритм A5/1 для стран Западной Европы и шифр послабее A5/2 — как экспортный вариант для прочих рынков. Конструкция шифров сохранялась в тайне до 1999 года, когда энтузиастами была инициативно проведена их обратная инженерная разработка по имеющимся на рынке телефонам.

Как только восстановленные криптосхемы были опубликованы и проанализированы независимыми специалистами, стало очевидно, что алгоритм A5/2 реально не предоставляет практически никакой защиты, а A5/1 вполне поддается вскрытию разными методами и за приемлемое на практике время. Самая свежая (и, вероятно, самая дешёвая в своей реализации) атака против шифров GSM была продемонстрирована в декабре 2009 года, когда команда криптографов во главе с немцем Карстеном Нолем опубликовала в Интернете заранее вычисленную "просмотровую таблицу" огромного, объёмом 2 терабайта, размера для быстрого взлома A5/1. Эта таблица позволяет любому, кто понимает, что он делает, по сути моментально отыскивать сеансовый криптоключ перехваченного в GSM телефонного разговора, располагая при этом минимальными аппаратными возможностями. Типа бытового персонального компьютера, оснащённого программой для перехвата мобильной сотовой связи.

В ответ на растущую угрозу подобных атак, Ассоциация GSM объявила, что собирается ускорить всеобщий переход на новый криптоалгоритм защиты, именуемый A5/3. Конкретное обсуждение планов такого перехода намечено устроить на конференции членов Ассоциации в феврале 2010 года.

Алгоритм A5/3 был разработан для третьего поколения цифровой мобильной связи ещё в 2002 году, а его спецификации были опубликованы год спустя, в 2003. По этой причине ныне данный шифр уже реально встроен в чипы примерно 40% из трёх миллиардов выпущенных на рынок телефонов. Однако очень мало кто (точнее, почти никто) из 800 операторов мобильной связи в более чем 200 странах, использующих сети GSM, переключился на формально давно одобренный новый стандарт. Поэтому теперь, если решение о массовом переходе к A5/3 всё же будет принято, этот шифр сразу станет одной из наиболее широко используемых в мире криптосистем. А стойкость этого шифра, соответственно, станет одним из наиболее актуальных вопросов практической криптографии.

Что представляет собой A5/3? Во-первых, по своему устройству он не имеет ничего общего со своими предшественниками, близко связанными друг с другом A5/1 и A5/2. Алгоритм A5/3 основан на схеме блочного шифра MISTY, разработанного японским криптографом Мицуро Мацуи во второй половине 1990-х годов. В соответствии с давно принятой в открытом криптографическом сообществе практикой, полная криптосхема MISTY была опубликована в 1997 году для всеобщего анализа. В статье, сопровождавшей публикацию, автор дал теоретические доказательства стойкости своей криптосистемы к известным атакам против блочных шифров. Как показали все прошедшие годы анализа, конструкция MISTY с ключом длиной 128 бит оказалась действительно очень прочной, так что по сию пору не нашлось ни одной сколь-нибудь эффективной атаки против полной 8-цикловой версии шифра.

Разработчики A5/3, однако, решили улучшить данный криптоалгоритм, сделав MISTY более быстрым и более дружественным к аппаратной, а не программной реализации. Осуществлено это было через упрощение процедуры разворачивания ключа и модификацией некоторых компонентов криптосхемы. Новый вариант шифра сохранил длину ключа 128 бит и получил название KASUMI.

Имея за плечами малоприятный для Ассоциации GSM опыт с засекречиванием шифров, теперь разработчики KASUMI не только опубликовали полные спецификации криптоалгоритма для защиты мобильной связи 3-го поколения, но и дали разъяснения по поводу всех внесённых в исходную схему изменений. В итоге же авторы модификаций выразили уверенность, что и их алгоритм A5/3 в своей полной 8-цикловой версии будет успешно противостоять всем известным атакам. На деле, однако, всё оказалось далеко не так.